DE102011085220A1 - Method and device for detecting sticky deposits during paper production - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von Ablagerungen auf Oberflächen sich bewegender Maschinenteile von Papiermaschinen. Es ist vorgesehen, dass von den sich bewegenden Maschinenteilen generierte akustische Schwingungen erfasst werden und die erfassten Schwingungen auf das Vorhandensein von Ablagerungen an den Maschinenteilen ausgewertet werden.The invention relates to a method and a device for detecting deposits on surfaces of moving machine parts of paper machines. Provision is made for acoustic vibrations generated by the moving machine parts to be recorded and for the recorded vibrations to be evaluated for the presence of deposits on the machine parts.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Detektieren von Ablagerungen auf Oberflächen sich bewegender Maschinenteile von Papiermaschinen.The invention relates to a method and an apparatus for detecting deposits on surfaces of moving machine parts of paper machines.
Aus ökologischen und ökonomischen Gründen erhöht sich der Einsatz von Sekundärfaserstoffen, das heißt insbesondere von Altpapieren zur Papierherstellung, ständig. Selbst hochwertige Grafik- und Spezialpapiere werden bereits aus 100% Recyclingfasern hergestellt.For ecological and economic reasons, the use of secondary pulps, that is in particular of waste paper for papermaking, is constantly increasing. Even high-quality graphic and specialty papers are already made from 100% recycled fibers.
Insbesondere Altpapiere mit Funktionsbeschichtungen und Altpapiere aus haushaltsnaher Erfassung enthalten verstärkt Fremdstoffe, die vor einer erneuten Papierproduktion abgetrennt werden müssen. Als Grobschmutz werden artfremde Materialien, wie Holz, Steine, Metall, Plastik, Glas und Müll vorgefunden, die durch mechanische Trennverfahren am Anfang des Stoffaufbereitungsprozesses separiert und entsorgt werden. Weiterhin finden sich Folien, nassfeste Papiere und unlösliche Barrierebeschichtungen im Altpapier, die möglichst ohne starke Zerkleinerung abgeschieden werden sollen. Dies geschieht vorzugsweise in einer Grobsortierung direkt im Anschluss an die Stoffauflösung.In particular, waste papers with functional coatings and waste paper from household-based detection contain increasingly foreign substances, which must be separated before re-paper production. As coarse dirt, foreign materials such as wood, stones, metal, plastic, glass and garbage are found, which are separated by mechanical separation processes at the beginning of the stock preparation process and disposed of. Furthermore, there are films, wet-strength papers and insoluble barrier coatings in waste paper, which should be separated as possible without heavy crushing. This is preferably done in a coarse sorting directly after the material resolution.
Im jeweils vorangegangenen Papierherstellungsprozess eingebrachte Papierhilfsmittel oder nachträglich aufgebrachte Funktionsbeschichtungen werden beim Recycling herausgelöst und verbleiben teilweise im Faserstoff, wie auch im Prozesswasser, da eine vollständige Entfernung oftmals nicht wirtschaftlich realisierbar ist. Im weiteren Papierherstellungsprozess agglomerieren feindisperse Störstoffe, so genannte Mikrostickys, zu größeren Partikeln und durchlaufen die Stoffaufbereitung, ohne effektiv abgetrennt zu werden. Ebenso durchlaufen grobdisperse Kleberteilchen, so genannte Makrostrickys, die Stoffaufbereitung und gelangen auf die Papiermaschine. Beim Kontakt mit adhäsiven Oberflächen der Papiermaschine lagern sich Stickys ab und wachsen zu größeren Verunreinigungen an.In the previous papermaking process introduced paper auxiliaries or subsequently applied functional coatings are removed during recycling and remain partially in the pulp, as well as in the process water, as a complete removal is often not economically feasible. In the further papermaking process, finely dispersed impurities, so-called microstickies, agglomerate into larger particles and pass through the stock preparation without being effectively separated. Coarse-disperse adhesive particles, so-called macro-tricks, likewise pass through the stock preparation and arrive at the paper machine. On contact with adhesive surfaces of the paper machine, stickies deposit and grow to larger contaminants.
Wird dieser Prozess der voranschreitenden Verschmutzung nicht rechtzeitig erkannt und gestoppt, kommt es zu Produktionsstörungen, Qualitätseinbußen bis hin zu Beschädigungen von Maschinenbespannungen. Da das Anwachsen dieser Verunreinigungen mitunter aufgrund geringfügiger Prozessschwankungen in Gang kommt und dann mit hoher Geschwindigkeit voranschreitet, bleibt der Vorgang zu Beginn oft unerkannt.If this process of progressive contamination is not detected and stopped in good time, there will be production disruptions, loss of quality and even damage to machine clothing. Since the growth of these impurities sometimes starts due to minor process fluctuations and then proceeds at high speed, the process initially often remains unrecognized.
Papierfabriken betreiben üblicherweise Systeme zur Verminderung dieses Problems. Um auf sicherer Seite zu liegen, sind Überdosierungen von Stickybekämpfungsmitteln, die beispielsweise in die Papiersuspension eingebracht werden, die tägliche Praxis. Hierdurch entstehen unnötig hohe Kosten für die Papierfabrik.Paper mills usually operate systems to alleviate this problem. To be on the safe side, overdoses of antibacterial agents that are incorporated into the paper suspension, for example, are the daily practice. This results in unnecessarily high costs for the paper mill.
In der Stoffaufbereitung können größere Stickymengen zum Verstopfen und Verkleben von Trennaggregaten führen. An Stellen hoher Turbulenz werden Stickys starker Scherung unterzogen. Dadurch werden an der Oberfläche anhaftender Schmutz und Füllstoffpartikel abgestreift und die klebrige Oberfläche wird freigelegt. Durch elastische Verformung entsteht innere Reibung, die zur Ladungstrennung und zur weiteren Aktivierung der Klebrigkeit durch elektrische Partikelladung führt. Insbesondere enge Durchtrittsöffnungen an Sortierkörben, Düsen, Filtern, Sieben, Spritzrohren und Hydrozyklonen, sowie schnell drehende Bauteile wie Pumpenräder, Mahlgarnituren, Rührer, Injektionsstrahlpumpen usw. könnten unter ungünstigen Bedingungen von Stickyablagerungen betroffen sein.In stock preparation, larger amounts of sticky can lead to clogging and sticking of separating units. At locations of high turbulence, stickies undergo high shear. As a result, adhering to the surface dirt and filler particles are stripped and the sticky surface is exposed. Elastic deformation results in internal friction, which leads to charge separation and further activation of the stickiness by electrical particle charge. In particular, narrow passages on sorting baskets, nozzles, filters, screens, spray pipes and hydrocyclones, as well as fast rotating components such as impellers, Mahlgarnituren, stirrers, injection jet pumps, etc. could be affected under unfavorable conditions of Stickyablagerungen.
Gelangen Stickys, die nicht in der Stoffaufbereitung abgetrennt wurden, bis auf die Papiermaschine, so kommt es auch dort zu Ablagerungen. Im so genannten Konstantteil der Papiermaschine werden in der Regel noch weitere Hilfsmittel wie Stärke, Farbfixiermittel, Leimungsmittel und weitere Sorten spezifischer Spezialprodukte dosiert. Der Einsatz dieser Produkte wird häufig gemäß Herstellerempfehlung mit fest eingestellten, bestenfalls mengenproportionalen Dosiermengen vorgenommen.If stickies that have not been separated in the stock preparation, except for the paper machine, deposits are also there. In the so-called constant part of the paper machine, other auxiliaries, such as starch, dye fixatives, sizing agents and other types of specific specialty products, are generally added. The use of these products is often made according to the manufacturer's recommendation with fixed, at best quantitative proportional dosing.
Im Anschluss an den Konstantteil kommt der zugeführte Faserstoff mit dem Papiermaschinensieb in Kontakt. Der Faserstoff wird durch den Stoffauflauf mit einer Stoffdichte von ca. 0,5%–1% auf das Sieb aufgebracht. Durch Filtration wird ein Großteil des Wassers abgeführt, während der Feststoff weitgehend auf dem Sieb zurückgehalten wird. Zur Verbesserung der Fein- und Füllstoffretention sowie zur Beschleunigung der Entwässerung werden chemische Hilfsmittel, so genannte Retentionsmittel, kurz vor dem Stoffauflauf zugegeben. Deren Wirkung beruht auf Flockung kleiner Partikel zu größeren. Eine echte bedarfsgerechte Dosierung ist normalerweise aufgrund fehlendem Monitorings nicht möglich. Während eine Unterdosierung von Hilfsmitteln aufgrund unzureichender Prozessleistung eher bemerkt wird als eine Überdosierung, geht die Papierindustrie in der Regel auf die sichere Seite und dosiert mehr Hilfsmittel als benötigt werden. Neben den erhöhten Mehrkosten für erhöhten Hilfsmittelverbrauch sind die Folgen von Überdosierung und Restchemikalien im Kreislauf nur schwer erkennbar. Nicht selten sind Fälle, in denen Folgen einer Hilfsmittelüberdosierung durch weitere Hilfsmittel mit entgegengesetzter Wirkung kompensiert werden müssen. Abgesehen von hohen Zusatzkosten wirkt das System leicht instabil und ist nicht mehr sicher kontrollierbar.Following the constant part of the supplied pulp comes into contact with the paper machine screen. The pulp is applied through the headbox with a consistency of about 0.5% -1% on the screen. By filtration, a large part of the water is removed, while the solid is largely retained on the screen. To improve the fine and filler retention as well as to accelerate the drainage, chemical aids, so-called retention agents, are added just before the headbox. Their effect is based on flocculation of small particles to larger ones. A true on-demand dosage is usually not possible due to lack of monitoring. While under-dosing of auxiliaries is more likely to be noticed than overdosing due to insufficient process performance, the paper industry tends to be on the safe side and doses more resources than needed. In addition to the increased additional costs for increased use of aids, the consequences of overdosing and residual chemicals in the circulation are difficult to recognize. Not infrequently are cases in which the consequences of an overdose of aids must be compensated by other aids with opposite effect. Apart from high additional costs, the system is slightly unstable and can no longer be controlled reliably.
Bei nicht optimalen Verhältnissen ist eine Koagulation von Störstoffen und Stickys möglich. Kommen Ladungs- und Temperaturschwankungen mit einem hohen Anteil an potential klebrigen Substanzen im Stoff zusammen, so werden Stickys ausgefällt und lagern sich an Maschinenteilen ab. Die hydrophoben Oberflächen von Stickys bewirkt eine Zusammenballung kleiner Partikel zu größeren. Stickys wachsen zu teils großen Flächengebilden an. Der Prozess beginnt oftmals auf Bespannungsmitteln (Nass- und Trockensiebe sowie Pressfilze). Beim Kontakt mit außen liegenden Walzen werden Stickys auf deren Oberfläche übertragen und bilden dort ring- oder klumpenförmige Ablagerungen. Werden die Walzen nicht gereinigt, kann der Belag zum Verlaufen und zur Zerstörung von Bespannungsmitteln führen. Ablagerungen auf Formationssieben führen zur Störung des Blattgefüges, da in den betroffenen Bereichen keine gleichmäßige Blattbildung mehr möglich ist. Helle Flecken und dünnere Blattstärken beeinflussen sowohl die Festigkeit als auch die optischen Eigenschaften und die Verarbeitungseigenschaften. In non-optimal conditions coagulation of contaminants and stickies is possible. If charge and temperature fluctuations coincide with a high proportion of potential sticky substances in the substance, stickies are precipitated and deposited on machine parts. The hydrophobic surfaces of stickies causes small particles to aggregate to larger ones. Stickies grow to partly large fabrics. The process often begins with clothing (wet and dry sieves and press felts). On contact with external rollers, stickies are transferred to their surface, where they form ring or lumpy deposits. If the rollers are not cleaned, the coating can lead to the bleeding and destruction of clothing. Deposits on formation sieves lead to disruption of the leaf structure, as no uniform leaf formation is possible in the affected areas. Light stains and thinner sheet thicknesses affect both strength and optical properties and processing properties.
Zur Entfernung der Stickys bzw. zur Vermeidung des Anwachsens der Stickys sind verschiedene Verfahren bekannt. So werden beispielsweise bei zahlreichen Walzen und Trockenzylindern an Papiermaschinen mechanische Schaber vorgesehen. Hierbei wird im spitzen Winkel eine Klinge gegen die Laufrichtung der Walze oder des Zylinders gestellt und mit hohem Druck auf die Oberfläche gedrückt. Ablagerungen, zum Beispiel auch Stickyablagerungen auf der Oberfläche, werden im Spachtelverfahren abgehoben und auf dem Schaber gesammelt. Die hohen mechanischen Anpressköpfe bewirken eine starke Bremswirkung, die durch die Papiermaschinenantriebe zusätzlich erbracht werden müssen. Durch dieses Abschaben anfallende Partikel können in die Papierbahn gelangen und dort zu Löchern, Abrissen oder Verspannungen führen.To remove the Stickys or to avoid the growth of Stickys various methods are known. Thus, for example, mechanical scrapers are provided on numerous paper-making machines for numerous rolls and drying cylinders. Here, a blade is placed against the direction of rotation of the roller or the cylinder at an acute angle and pressed with high pressure on the surface. Deposits, for example sticky deposits on the surface, are lifted off in a spatula method and collected on the scraper. The high mechanical Anpressköpfe cause a strong braking effect, which must be additionally provided by the paper machine drives. By this scraping resulting particles can get into the paper web and lead there to holes, breaks or tension.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mittels denen in einfacher und sicherer Weise eine frühzeitige Erkennung von Stickyablagerungen an Walzen, Zylindern, Bespannungsmitteln oder dergleichen möglich ist.The object of the invention is to provide a method and a device by means of which an early detection of sticky deposits on rollers, cylinders, clothing or the like is possible in a simple and secure manner.
Erfindungsgemäß wir die Aufgabe durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.According to the invention, we achieved the object by a method having the features mentioned in claim 1.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass Ablagerungen an Maschinenteilen von Papiermaschinen mittels akustischer Messungen detektiert werden. Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, dass insbesondere die unter einem Schaber oder dergleichen hindurchgleitenden Ablagerungen, insbesondere Stickyablagerungen, Schwingungen bzw. Geräusche generieren. Diese Schwingungen können durch akustische Detektoren erfasst und ausgewertet werden.According to the invention, it is provided that deposits on machine parts of paper machines are detected by means of acoustic measurements. In this case, the fact is utilized that in particular the deposits which slide through under a scraper or the like, in particular sticky deposits, generate vibrations or noises. These vibrations can be detected and evaluated by acoustic detectors.
Hierbei ist insbesondere vorteilhaft, dass bereits eine sich beginnende Ablagerung sicher erkannt wird. Zu diesem Zeitpunkt kann dann noch gezielt eine Gegenmaßnahme ergriffen werden.It is particularly advantageous that already an incipient deposit is reliably detected. At this time, a targeted countermeasure can be taken.
Insbesondere ist auch vorteilhaft, dass die Ablagerungen dann erkannt werden, wenn diese auch tatsächlich auftreten. Hiermit wird insbesondere möglich, eine Überdosierung von Hilfsstoffen zu vermeiden, die spätere Stickyablagerungen vermeiden sollen. Ferner kann das Entstehen der Ablagerungen so rechtzeitig erkannt werden, dass zu erwartende Schäden an den Papiermaschinen bzw. Qualitätsbeeinträchtigungen des hergestellten Papiers noch vermieden werden können. Es ist somit möglich, zu einem optimalen Zeitpunkt bzw. an einem optimalen Ort sich beginnende Stickyablagerungen zu erkennen und so effizient entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen zu können.In particular, it is also advantageous that the deposits are recognized when they actually occur. This makes it possible in particular to avoid overdosing of excipients, which should avoid later sticky deposits. Furthermore, the formation of deposits can be detected in good time so that expected damage to the paper machines or quality impairments of the paper produced can still be avoided. It is thus possible to detect Stickyablagerungen beginning at an optimal time or at an optimal location and thus be able to take appropriate countermeasures efficiently.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 6 genannten Merkmalen gelöst.The object is further achieved by a device having the features mentioned in claim 6.
Besonders ist bevorzugt, wenn wenigstens zwei akustische Messwertaufnehmer vorhanden sind, die insbesondere über die Breite einer herzustellenden Papierbahn angeordnet sind. Hierdurch lassen sich über die mittels der wenigstens zwei akustischen Messwertaufnehmer gemessenen Signale durch Auswertung von Laufzeitunterschieden der Signale genaue Ortsangaben für das Entstehen von Stickyablagerungen ermitteln. Durch eine Frequenzauswertung und/oder eine Amplitudenauswertung sowie zusätzlich bei mehreren akustischen Messwertaufnehmern über einen Laufzeitvergleich der Signale lässt sich erfindungsgemäß eine Vielzahl unterschiedlicher Messaufgaben realisieren.It is particularly preferred if at least two acoustic transducers are present, which are arranged in particular over the width of a paper web to be produced. As a result, by means of the signals measured by means of the at least two acoustic transducers, by means of evaluating transit time differences of the signals, it is possible to determine exact location information for the development of sticky deposits. By means of a frequency evaluation and / or an amplitude evaluation as well as additionally with several acoustic transducers over a transit time comparison of the signals, a multiplicity of different measuring tasks can be realized according to the invention.
Insbesondere ist jetzt möglich, zuverlässige Voraussagen über eine drohende Ablagerung klebender Verunreinigungen zu treffen. Somit kann jetzt auch der Zusammenhang zwischen dem Vorhandensein von potentiell klebenden Bestandteilen im Faserstoff oder Kreislaufwasser und Auslösefaktoren zur Ablagerung und der tatsächlichen Ablagerung im Stoffsystem oder auf Bestandteilen der Papiermaschinen hergestellt werden. Gegenüber einer visuellen Übenwachung durch geschultes Maschinenpersonal lässt sich jetzt eine lückenlose Übenwachung der Ablagerung von Stickys erzielen. Da diese Ablagerung sehr sporadisch und dann rasch voranschreitend auftritt, kann somit durch die permanente Überwachung sofort eingeschritten werden.In particular, it is now possible to make reliable predictions about impending deposition of adhesive contaminants. Thus, the connection between the presence of potentially adhesive constituents in the pulp or circulation water and triggering factors for deposition and the actual deposition in the material system or on components of the paper machines can now also be established. Compared to visual monitoring by trained machine personnel, complete monitoring of the deposit of stickies can now be achieved. Since this deposition occurs very sporadically and then rapidly progressing, can thus be taken immediately by the permanent monitoring.
Es ist also möglich, die betroffenen Maschinenteile durch ein automatisiertes Messsystem permanent zu überwachen und die ersten Anzeichen für eine beginnende Belegung von Maschinenteilen mit Stickyablagerungen zu detektieren und zur Anzeige zu bringen. Die entsprechenden Gegenmaßnahmen können dann umgehend ausgelöst werden.It is therefore possible, the affected machine parts by an automated measuring system permanently monitored and to detect the first signs of incipient occupancy of machine parts with Stickyablagerungen and bring to the display. The corresponding countermeasures can then be triggered immediately.
Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail in an embodiment with reference to the accompanying drawings. Show it:
In
Der Walze
Auf dem Schaber
In
Durch diese Rotation gelangen die Stickyablagerungen
Die Schwingungssignale werden innerhalb des Schabers
In
Zusammenfassend lässt sich also feststellen, dass mit der erfindungsgemäßen Messanordnung eine beginnende Stickyablagerung sicher erkannt werden kann. Gleichzeitig ist eine schnell fortschreitende Verunreinigung erkennbar. Durch ein von Stickyablagerungen
Durch den einfachen Aufbau ergibt sich einerseits eine robuste Betriebsweise und andererseits eine leichte Wartungs- und Reparaturmöglichkeit.The simple structure results on the one hand a robust operation and on the other hand easy maintenance and repair.
Es können also die betroffenen Maschinenteile einer Papiermaschine durch ein automatisiertes Messsystem permanent überwacht werden, um die ersten Anzeichen über eine beginnende Belegung von Maschinenteilen mit Ablagerungen zu detektieren und zur Anzeige zu bringen.Thus, the affected machine parts of a paper machine can be permanently monitored by an automated measuring system to detect the first signs of an incipient occupancy of machine parts with deposits and bring to the display.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Walzeroller
- 1212
- Papierbahnpaper web
- 1414
- Schaberscraper
- 1616
- Oberflächesurface
- 1818
- Schwingungssensorvibration sensor
- 2020
- Schwingungssensorvibration sensor
- 2222
- Auswerteschaltungevaluation
- 2424
- StickyablagerungSticky deposit
- 2626
- Kanteedge
- AA
- Abstanddistance
Claims (10)
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Legal Events
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